(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、
発散する荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割する第１アパーチャアレイと、
前記第１アパーチャアレイから射出した複数の荷電粒子線からそれぞれ第１の複数のクロスオーバーを形成する集束レンズアレイと、
前記第１の複数のクロスオーバーが形成される主平面を有するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズから射出した複数の荷電粒子線の角度を補正し、かつ、第２の複数のクロスオーバーを形成する補正系と、
前記第２の複数のクロスオーバーにそれぞれ対応する複数の開口を有する素子と、を有し、
前記主平面における前記第１の複数のクロスオーバーの配列を前記複数の開口の配列に対して異ならせることにより、前記素子上において前記第２の複数のクロスオーバーがそれぞれ前記複数の開口に整合するように、前記第１アパーチャアレイにおける開口及び前記集束レンズアレイにおける集束レンズは配置されている、ことを特徴とする描画装置。
【請求項２】
前記第１アパーチャアレイにおける開口及び前記集束レンズアレイにおける集束レンズのそれぞれは、前記複数の開口のうちの対応する開口に対して、像高に関する３次の多項式に基づく量だけ偏心している、ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
【請求項３】
前記補正系は、前記複数の荷電粒子線のそれぞれの主光線を規定する第２アパーチャアレイと、前記複数の主光線の角度をそれぞれ補正する補正レンズアレイとを含む、ことを特徴とする請求項１または２に記載の描画装置。
【請求項４】
前記第２アパーチャアレイにおける開口及び前記補正レンズアレイにおける補正レンズのそれぞれは、前記複数の開口のうちの対応する開口に対して、像高に関する３次の多項式に基づく量だけ偏心している、ことを特徴とする請求項３に記載の描画装置。
【請求項５】
前記補正系は、前記補正レンズアレイが形成する第３の複数のクロスオーバーを拡大投影して前記第２の複数のクロスオーバーを形成する拡大レンズアレイをさらに含む、ことを特徴とする請求項３に記載の描画装置。
【請求項６】
前記補正系は、前記複数の荷電粒子線のそれぞれの主光線を規定する第２アパーチャアレイと、前記複数の主光線の角度をそれぞれ補正する補正偏向器アレイとを含む、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の描画装置。
【請求項７】
複数の荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、
発散する荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割する第１アパーチャアレイと、
前記第１アパーチャアレイから射出した複数の荷電粒子線からそれぞれ第１の複数のクロスオーバーを形成する集束レンズアレイと、
前記複数のクロスオーバーが形成される主平面を有するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズから射出した複数の荷電粒子線の角度を補正し、かつ、第２の複数のクロスオーバーを形成する補正系と、
前記第２の複数のクロスオーバーにそれぞれ対応する複数の開口を有する素子と、を有し、
前記主平面における前記第１の複数のクロスオーバーの配列を前記複数の開口の配列に対して異ならせることにより、前記素子上において前記第２の複数のクロスオーバーがそれぞれ前記複数の開口に整合するように、前記第１アパーチャアレイにおける開口及び前記集束レンズアレイにおける集束レンズは配置され、前記補正系は、２段のレンズアレイを含み、前記素子上において前記第２の複数のクロスオーバーがそれぞれ前記複数の開口に整合するように、前記２段のレンズアレイは、前記複数の開口のうちの対応する開口に対して偏心したレンズを有する、ことを特徴とする描画装置。
【請求項８】
前記素子は、ブランキングストップアパーチャアレイである、ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項９】
前記素子は、ブランキング偏向器アレイである、ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の描画装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の描画装置を用いて基板に描画を行う工程と、
前記工程で描画を行われた基板を現像する工程と、を含むことを特徴とする物品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
当該描画装置として、１つの荷電粒子線毎に投影ユニットを備える、いわゆるマルチカラム式の描画装置が知られている（特許文献１）。このような描画装置は、投影ユニットが個別に存在することから、投影系において複数の荷電粒子線全体が集束するクロスオーバーを持たない。よって、空間電荷効果（クーロン効果）の影響が小さいため、荷電粒子線の本数を増やすのに有利といえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９−００７５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、マルチカラム式の描画装置において荷電粒子線の本数を増やすには、一般に、複数の投影ユニットの前側にある照射光学系中の荷電粒子源からの荷電粒子線の発散角（発散半角）を大きくする必要がある。荷電粒子源からの荷電粒子線の発散角が大きくなると、複数の投影ユニットに照射される光線は、照射光学系の収差により十分な平行化が困難であるため、照射角度（入射角）が不均一となってしまう。この照射角度の不均一性は、結果として、複数の荷電粒子線の間の特性の不均一性を生じさせる。従来、投影光学系の収差に係る課題や当該収差を補償するための構成は知られているが、上述のような照射光学系の収差に係る課題は、発明者が独自に認識するに至ったものである。
【０００５】
本発明は、複数の荷電粒子線の間の特性の均一性の点で有利な描画装置を提供することを例示的目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの側面は、複数の荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置であって、
発散する荷電粒子線を複数の荷電粒子線に分割する第１アパーチャアレイと、
前記第１アパーチャアレイから射出した複数の荷電粒子線からそれぞれ第１の複数のクロスオーバーを形成する集束レンズアレイと、
前記第１の複数のクロスオーバーが形成される主平面を有するコリメータレンズと、
前記コリメータレンズから射出した複数の荷電粒子線の角度を補正し、かつ、第２の複数のクロスオーバーを形成する補正系と、
前記第２の複数のクロスオーバーにそれぞれ対応する複数の開口を有する素子と、を有し、
前記主平面における前記第１の複数のクロスオーバーの配列を前記複数の開口の配列に対して異ならせることにより、前記素子上において前記第２の複数のクロスオーバーがそれぞれ前記複数の開口に整合するように、前記第１アパーチャアレイにおける開口及び前記集束レンズアレイにおける集束レンズは配置されている、ことを特徴とする描画装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、例えば、複数の荷電粒子線の間の特性の均一性の点で有利な描画装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１に係る描画装置の構成を示す図。
【図２】プリアパーチャアレイ・プリ集束レンズアレイ・第２アパーチャアレイ・補正レンズアレイ・拡大レンズアレイの開口配列、屈折面１１４に形成されるクロスオーバーの配列、ストップアパーチャアレイに形成されるクロスオーバーの配列を示す図。
【図３】アパーチャアレイ及び集束レンズアレイの開口配列と、荷電粒子線の照射角度が不均一である場合の結像面におけるビーム配列とを示す図。
【図４】アパーチャアレイ・集束レンズアレイの開口配列をずらすことによって荷電粒子線の角度の補正を行った場合の１つの荷電粒子線内の補正残差を示す図。
【図５】コリメータレンズのデフォーカス調整の有無によるアパーチャアレイ・集束レンズアレイの開口配列の違いを示す図。
【図６】実施形態２に係る描画装置の構成を示す図。
【図７】実施形態１・２において、補正光学系を２段のレンズから構成した場合の補正限界の改善を示す図。
【図８】実施形態３に係る描画装置の構成を示す図。
【図９】実施形態４に係る描画装置の構成を示す図。
【図１０】荷電粒子線の主光線を２段の補正レンズにより２段階で屈折させる構成を示す図。
【図１１】実施形態５に係る描画装置の構成を示す図。
【図１２】実施形態６に係る描画装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、原則として、全図を通じ同一の部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１０】
［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る描画装置（複数の荷電粒子線で基板に描画を行う描画装置）の構成を示す図である。本実施形態の描画装置は、１つの荷電粒子線ごとに１つの投影ユニットを有するいわゆるマルチカラム式の描画装置として構成されている。なお、全実施形態を通じて、荷電粒子線として電子線（電子ビーム）を用いた例を説明するが、それに限らず、イオン線等の他の荷電粒子線を用いてもよい。
【００１１】
電子源１０７から広角な放射角で発散する電子ビームは、プリアパーチャアレイ１０９（第１アパーチャアレイ）によってマルチ電子ビームに分割される。ここで、電子源１０７は、ＬａＢ６やＢａＯ／Ｗ（ディスペンサーカソード）などのいわゆる熱電子型の電子源が好ましい。また、カソードの形状に関しては、高エミッタンスを実現する平面カソードが好適である。平面カソード型の電子銃は、仮想クロスオーバー１０８を定義でき、この仮想クロスオーバー１０８の位置に仮想的な光源（二次光源）があるものとみなすことができる。
【００１２】
プリアパーチャアレイ１０９から射出したマルチ電子ビームは、プリ集束レンズアレイ１１１（集束レンズアレ）によって集束され、それぞれ複数のクロスオーバーを形成する。ここで、プリ集束レンズアレイ１１１は、３枚の電極で構成され、中間電極には負の電圧を印加し、上下電極は接地する、いわゆるアインツェル型の静電レンズアレイとしうる。また、プリ集束レンズアレイの３枚の電極の開口配列は、マルチ電子ビームの各主光線が３つの開口それぞれの中心を通るように、３枚の電極の間で互いに異なっている。このような開口配列を採ることにより、プリ集束レンズアレイ１１１中の外方の集束レンズの軸外収差を低減することができる。
【００１３】
プリ集束レンズアレイの後側には、マルチ電子ビームの主光線を屈折させて平行化するためのコリメータレンズ１１３が置かれている。ここで、コリメータレンズ１１３も、アインツェル型の静電レンズとしうる。コリメータレンズ１１３は、プリ集束レンズアレイ１１１によって形成される各クロスオーバーに、コリメータレンズ１１３の前側主平面が一致するように配置されている。ここで、「一致」は、描画装置に要求される精度から設定される許容範囲内で不一致である場合も含むものとする。以下の説明における「一致」も、これと同様の意味で使用する。
【００１４】
コリメータレンズ１１３によって、屈折面１１４で主光線が平行化されたマルチ電子ビームは、第２アパーチャアレイ１１７によって再び光束を規定された後、補正レンズアレイ１１９によって再び集束される。ここで、第２アパーチャアレイ１１７は、補正レンズアレイ１１９の前側焦点面に一致するように配置されていて、補正レンズアレイ１１９の瞳面を通過する光束を規定している。補正レンズアレイ１１９の役割は、コリメータレンズ１１３の球面収差や空間電荷効果によるマルチ電子ビームの主光線の角度ずれを補正することである。補正レンズアレイ１１９の機能の詳細は後述する。
【００１５】
補正レンズアレイ１１９によってマルチ電子ビームの主光線の角度ずれを補正した後、マルチ電子ビームは、拡大レンズアレイ１２４によって再び集束される。ここで、拡大レンズアレイのレンズパワーは、後側のストップアパーチャアレイ１３３（ブランキングストップアパーチャアレイ）上にマルチ電子ビームが集束するように設定されている。拡大レンズアレイ１２４を通過したマルチ電子ビームは、ただちに投影アパーチャアレイ１２６によって、サブマルチ電子ビーム１３１へと更に分割される。図１は、一つの電子ビームを３×３のサブマルチ電子ビーム（１組のサブマルチ電子ビーム群）へと分割する場合を例示している。
【００１６】
上述のように拡大レンズアレイ１２４のレンズパワーが設定されているため、サブマルチ電子ビームは、ストップアパーチャアレイ１３３上で集束する。ここで、ストップアパーチャアレイ１３３には、１組のサブマルチ電子ビーム群に対して１つの開口が設けられている。ストップアパーチャアレイの開口１３４の配列は、１組のサブマルチ電子ビーム群に対応する投影アパーチャアレイ１２６の３×３の開口群の中心の開口の配列と一致している。
【００１７】
投影アパーチャアレイ１２６の直下には、ブランカーアレイ１２８（ブランキング偏向器アレイ）が備えられている。ブランカーアレイは、電子ビームを偏向する偏向器（電極対を含む）が配列されてなり、各電子ビームのブランキング動作を行うデバイスである。ブランカーアレイ１２８の１つの電極対に電圧を印加すると、対応する電子ビームは、偏向されてストップアパーチャアレイ１３３によって遮断され、ブランキング状態となる。ブランカーアレイ１２８によって偏向された電子ビーム１３０が図１に示されている。
【００１８】
ストップアパーチャアレイ１３３を通過したサブマルチ電子ビームは、対物レンズアレイ１３６によって集束され、ウエハ１３７の表面上に結像する（クロスオーバーを形成する）。対物レンズアレイ１３６の物体面は、投影アパーチャアレイ１２６と一致するように構成されている。このため、投影アパーチャアレイ１２６の３×３の開口パターンは、ウエハ１３７に縮小投影される。投影アパーチャアレイ１２６の１つの開口の径を２．５μｍ、対物レンズアレイ１３６の投影倍率を１／１００倍に設定した場合、ウエハ１３７上に縮小投影される１つの電子ビームの径は２５ｎｍとなる。
【００１９】
ストップアパーチャアレイ１３３は、対物レンズアレイ１３６の前側焦点面に置かれていて、対物レンズアレイ１３６の瞳面を通過する光束を規定している。また、ストップアパーチャアレイ１３３の近傍には偏向器アレイ１３２が置かれていて、１組のサブマルチ電子ビーム群を単位とする電子ビームのスキャンを行うことができる。偏向器アレイ１３２は、例えば、くし歯状の対向電極対から構成され、偏向信号発生回路１０４からの信号に従って駆動される。
【００２０】
パターンの描画にあたっては、ウエハ１３７は、ステージ１３９とともにＸ方向（紙面垂直方向）に連続的に移動する。それと並行して、レーザー測長機等による実時間でのステージ１３９の位置の計測結果に基づき、ウエハ上の電子ビーム１３８は、偏向器アレイ１３２によってＹ方向（紙面左右方向）に偏向される。また、各電子ビームは、ブランカーアレイ１２８により、描画すべきパターンに応じてブランキングされる。このようにして、ウエハ１３７にパターンを高速に描画することができる。
【００２１】
電子光学系は、照射光学系１７０（照射系）と投影光学系１８０（投影系）とから構成されている。照射光学系１７０は、マルチ電子ビーム生成光学系１５０（マルチ電子ビーム生成系）とコリメータレンズ１１３と補正光学系１６０（補正系）とから構成されている。
【００２２】
マルチ電子ビーム生成光学系１５０は、電子源１０７・プリアパーチャアレイ１０９・プリ集束レンズアレイ１１１・コリメータレンズ１１３を含み、マルチ電子ビームを生成する部分をいう。また、補正光学系１６０は、コリメータレンズ１１３と投影アパーチャアレイ１２６との間の電子光学素子を含み、コリメータレンズ１１３の球面収差や空間電荷効果によるマルチ電子ビームの主光線群の角度ずれを補正する部分をいう。そして、投影光学系１８０は、投影アパーチャアレイ１２６以後の部分であって、投影アパーチャアレイ１２６の開口群の像をウエハ上に縮小投影する部分をいう。本発明は、主として、照射光学系１７０の構成に関するものである。
【００２３】
図２は、プリアパーチャアレイ・プリ集束レンズアレイ・第２アパーチャアレイ・補正レンズアレイ・拡大レンズアレイそれぞれの開口配列、及び、屈折面１１４・ストップアパーチャアレイ１３３それぞれに形成されるクロスオーバーの配列を示す図である。図２に示すように、プリアパーチャアレイの開口配列１１０及びプリ集束レンズアレイの開口配列１１２は、それぞれ、照射光学系が無収差の場合の開口配列２０１及び２０２に対してずらされている。その様子が図２の（１）及び（２）に示されている。ここで、照射光学系の収差とは、例えば、コリメータレンズ１１３の球面収差や、空間電荷効果による収差（仮想的な凹レンズによる負の球面収差とみなすことができる）を含む。照射光学系の収差のため、コリメータレンズ１１３によって屈折されたマルチ電子ビームの主光線は、完全には平行化されず、電子ビームがより外側になるほどより大きく主光線が傾斜する不均一性を有する。
【００２４】
例えば、コリメータレンズ１１３の球面収差が支配的である場合、マルチ電子ビームの主光線には、電子ビームがより外側になるほどより大きく内側に傾斜する不均一性が生じる。逆に、空間電荷効果による収差が支配的である場合、マルチ電子ビームの主光線には、電子ビームがより外側になるより大きく外側に傾斜する不均一性が生じる。
【００２５】
プリアパーチャアレイの開口配列１１０及びプリ集束レンズアレイの開口配列１１２をずらす量は、上述の収差に応じて定められ、典型的には、像高に関する３次の多項式（関数）に従って設定されうる。さらには、像高に関して３次の項（球面収差及び空間電荷効果の項）に、像高に関して１次の項（デフォーカス項）を加えた多項式に従って設定されうる。図２は、デフォーカス項を含まない３次の多項式に従った量だけ各開口の位置をずらした場合を示している。デフォーカス調整を行った場合の開口配列等の詳細は、図５を参照して後述する。なお。図２において、照射系が無収差の場合の開口配列は、正方格子配列としているが、例えば千鳥格子配列や多段千鳥格子配列など、他の規則性を有する配列であってもよい。
【００２６】
プリアパーチャアレイの開口配列１１０及びプリ集束レンズアレイの開口配列１１２は、後側の屈折面１１４に形成されるクロスオーバー１１５（第１の複数のクロスオーバー）の配列、すなわち、マルチ電子ビームの配列を規定する。よって、プリアパーチャアレイの開口配列１１０及びプリ集束レンズアレイの開口配列１１２を変更することによって、屈折面１１４に形成されるクロスオーバー１１５の配列を変更することができる。詳細は後述するが、屈折面１１４に形成されるクロスオーバーの配列が照射系の収差量に応じて設定されていることが本実施形態の一つの特徴（第１の特徴）である。
【００２７】
また、本実施形態において、補正光学系１６０における第２アパーチャアレイの開口配列１１８及び補正レンズアレイの開口配列１２０も、照射系が無収差の時の開口配列に対してずらされている。その様子が図２の（４）に示されている。ここで、照射系が無収差の場合の開口配列は、後段のストップアパーチャアレイの開口配列１３４に一致するため、第２アパーチャアレイ及び補正レンズアレイの開口配列は、ストップアパーチャアレイの開口配列１３４に対してずれているということもできる。第２アパーチャアレイの開口配列１１８及び補正レンズアレイの開口配列１２０をずらす量も、プリアパーチャアレイ及びプリ集束レンズアレイの場合と同様、照射系の収差に応じて、例えば像高に関する３次の多項式に従って、ずらされている。また、第２アパーチャアレイの開口配列１１８と補正レンズアレイの開口配列１２０をずらす量は、図２の（４）に示されているように、互いに対応する開口に関して同量としうる。すなわち、第２アパーチャアレイ・補正レンズアレイの互いに対応する開口は、同軸性を維持したままずらされうる。ここで、同量や同軸は、それぞれ、描画装置に要求される精度から設定される許容範囲内で量や軸が不一致である場合も含む。
【００２８】
このように、第２アパーチャアレイ・補正レンズアレイの互いに対応する開口が同軸になるように構成すると、第２アパーチャアレイ１１７は補正レンズアレイ１１９の前側焦点面に配置されていることから、マルチ電子ビームの主光線は互いに平行になる。なぜなら、第２アパーチャアレイの開口１１８の中心を補正レンズアレイ１１９の前側焦点に一致させているからである。すなわち、第２アパーチャアレイ１１７によって規定されたマルチ電子ビームの主光線群は、対応する補正レンズアレイ１１９の前側焦点位置をそれぞれ通過するため、平行化されることになる。このようにして、図１において照射系の収差によって傾斜している主光線１１６は、第２アパーチャアレイ１１７及び補正レンズアレイ１１９によって、当該傾斜が補正された主光線１２１になる。このように、照射の収差による主光線の角度ずれを補正する光学系（光学素子）を有することが本実施形態のもう一つの特徴（第２の特徴）である。
【００２９】
ここで、主光線の角度ずれを補正する原理上は、同軸性を維持して第２アパーチャアレイの開口１１８及び補正レンズアレイの開口１２０をずらすのは必須ではない。ただし、第２アパーチャアレイの開口１１８および補正レンズアレイの開口１２０をずらさずに当該補正を行う場合、第２アパーチャアレイで電子ビームがけられることによる電流損失、すなわち、開口率の低下が問題となりうる。特に、屈折面１１４に形成されるクロスオーバー１１５の収束角に対して、照射光学系による主光線の角度ずれ量が同程度以上の値を持つ場合、開口率の低下は著しくなる。さらには、照射光学系の収差による主光線の角度ずれ量が非常に大きい場合、第２アパーチャアレイの一部の開口にしか電子ビームが入射しないという状況すら起こりうる。よって、照射光学系の収差による主光線の角度ずれ量が屈折面１１４に形成されるクロスオーバー１１５の収束角と同程度以上に大きい場合、第２アパーチャアレイ１１７及び補正レンズアレイ１１９の開口を、それらの間の同軸性を維持してずらす構成が必要となる。
【００３０】
さらに、第２アパーチャアレイの開口１１８及び補正レンズアレイの開口１２０をずらす量を、照射光学系の収差量に応じて、像高に関して３次の多項式で決定するのが好ましい理由も、開口率の観点で以下のように説明できる。
【００３１】
まず、第二アパーチャアレイ１１７の開口率が最大になるのは、照射系の収差により傾斜している主光線１１６が第２アパーチャアレイ１１７の開口の中心を通る場合である。一方、照射系の収差による主光線の角度ずれ量は、像高に関して３次の多項式で表わされる。よって、第２アパーチャアレイ１１７の開口を像高に関して３次の多項式に従ってずらせば、照射系の収差によって傾斜している各主光線１１６が第２アパーチャアレイ１１７の対応する開口の中心を通るようになる。そして、この場合、開口率は最大となる。このことは、例えば、図１において、外側の（像高の高い）アパーチャアレイの開口１１８、及び、対応する主光線１１６を見ると良く分かる。すなわち、図１において、第２アパーチャアレイの開口１１８は、照射系の収差により傾斜している主光線１１６が開口１１８の中心を通る位置にずらされている。ずらされている量は、照射系の収差に応じて、像高に関して３次の多項式に従って設定されている。補正レンズアレイの開口１２０は、第二アパーチャアレイの開口１１８に一致するよう、アパーチャアレイの開口１１８のずらし量と同量だけずらせばよい。
【００３２】
また、屈折面１１４に形成されるクロスオーバーの配列を照射系が無収差の場合の配列に対してずらすこと（本実施形態の第１の特徴）の必要性は、主光線の角度ずれを補正する光学系と組み合わせて考えるとわかりやすい。図１を参照して説明する。照射系の収差により電子ビームの主光線が傾斜していると、クロスオーバーの位置ずれが発生してしまう。例えば、屈折面１１４に形成されるクロスオーバー１１５と補正系の内部に形成されるクロスオーバー１２３（第３の複数のクロスオーバー）とは、像高の高い外側の領域でずれている。このずれは、図１を参照するとわかるように、主光線が傾斜していることが原因になっている。ここで、この補正系の内部に形成されるクロスオーバー１２３は、拡大レンズアレイ１２４によってストップアパーチャアレイ１３３上に形成されるクロスオーバー１３５（第２の複数のクロスオーバー）と共役な関係にある。そして、この補正光学系の後側のクロスオーバー１３５は、ストップアパーチャアレイの開口１３４に整合する必要がある。整合しない場合、ウエハ１３７上の電子ビームの電流値や位置が変化してしまうからである。
【００３３】
よって、補正系の後段に形成されるクロスオーバー１３５をストップアパーチャアレイの開口１３４に整合させるため、補正系の内部に形成されるクロスオーバー１２３の位置を調整する必要がある。当該調整は、プリアパーチャアレイ１０９・プリ集束レンズアレイ１１１の開口配列をずらすことにより屈折面１１４に形成されるクロスオーバー１１５の配列を予めずらしておくことによりなされている。このようにして、補正系内部のクロスオーバー１２３の位置が調整されることを通じて、補正系の後側のクロスオーバー１３５がストップアパーチャアレイの開口１３４に整合することになる。
【００３４】
これにより、プリアパーチャアレイの開口１１０とプリ集束レンズアレイの開口１１２をずらす量を照射光学系の収差に応じて（像高に関して３次の多項式に従って）定めた理由もわかる。すなわち、照射光学系の収差により傾斜している主光線の傾斜角は、像高に関して３次の多項式で決定される。よって、補正光学系の後側のクロスオーバー１３５をストップアパーチャアレイの開口１３４に整合させるためには、屈折面１１４に形成されるクロスオーバーを像高に関して３次の多項式に従ってずらせばよい。
【００３５】
本実施形態の２つの特徴をまとめると、次のとおりである。第１の特徴は、主光線の角度の傾斜によるクロスオーバー１１５の位置ずれを補正していることである。第２の特徴は、アパーチャアレイおよびレンズアレイの対応する開口を同軸に維持したまま、それらの位置をずらす構成によって、主光線の傾斜を補正している点である。これらの特徴によって、照射系の収差による主光線の角度の傾斜を補償し、かつ、ストップアパーチャアレイ１３３上のクロスオーバーの配列をストップアパーチャアレイの開口１３４の配列に整合させることができる。
【００３６】
つづいて、本実施形態の構成の採用・不採用による主光線の傾斜の補正残差の違いに関して、図３・図４を参照して説明する。図３は、本実施形態の構成の採用しなかった場合のアパーチャアレイ及び集束レンズアレイの開口配列と、結像面における電子ビームの配列とを示す図である。図３は、電子源１０７からストップアパーチャアレイ１３３までを示しており、その他の部分は本実施形態の構成と共通のため省略している。図３において、電子源１０７より発散する電子ビームは、プリアパーチャアレイ１０９やプリ集束レンズアレイ１１１を介さずに、直接コリメータレンズ１１３を通って平行化される。コリメータレンズ１１３によって平行化された後に、アパーチャアレイ３０１によって生成されたマルチ電子ビームは、集束レンズアレイ３０３によってストップアパーチャアレイ１３３上に複数のクロスオーバー１３５を形成する。集束レンズアレイ３０３の役割は、拡大レンズアレイ１２４の役割と同様であり、投影アパーチャアレイ１２６・ブランカーアレイ１２８の配置及び役割も本実施形態のものと同様である。
【００３７】
図３の構成例において、照射系の収差（コリメータレンズ１１３の球面収差や、空間電荷効果による収差）によって、マルチ電子ビームの主光線は完全には平行化されない。図３には、照射系の収差によって傾斜した主光線１１６が示されている。照射系の収差によって、ストップアパーチャアレイ１３３上に形成されるクロスオーバー１３５の配列は、ストップアパーチャアレイの開口１３４の配列に対してずれてしまう。図３の右下に、正の球面収差により、電子ビームがより外側になるほどより大きく内側にクロスオーバー１３５の位置がずれている例を示している。その結果、ウエハ上の電子ビームは、位置ずれや電流が不均一となってしまう。よって、照射系の収差による主光線の角度ずれを補正することが好ましいが、その際には、１つの開口内での電子ビームの角度のばらつき（同一開口内補正残差）に留意する必要がある。
【００３８】
図４は、図３の構成例に対して、アパーチャアレイ・集束レンズアレイの開口配列をずらすことによって電子ビームの角度の補正を図った場合の「同一開口内補正残差」の問題を示す図である。図３の構成と異なる点は、照射系の収差による主光線の角度ずれを補正するための補正レンズアレイ１１９を追加した点である。補正レンズアレイ１１９による主光線の角度ずれの補正原理は、上述した原理と同様である。すなわち、アパーチャアレイの開口１１８及び補正レンズアレイの開口１２０を同量だけ３次の多項式に従ってずらすことによって、照射系の収差による主光線の角度ずれを補正する。
【００３９】
ところが、当該補正方法は、アパーチャアレイ１１７及び補正レンズアレイ１１９の開口の単位で補正を行う方法であるため、同一開口内の局所的な角度ずれは補正することができない。図４や図４の構成例のように、コリメータレンズの屈折面１１４において、照射系の収差量は像高に関して３次の多項式で表わされるため、同一開口内で（仮想的な）主光線の角度ずれ量が異なってしまい、これは原理的な補正残差となる。このような同一開口内のずれ量の相違は、開口径が大きくなるほど大きくなり、電子光学系によっては許容できない程度の補正残差を引き起こす。
【００４０】
図４において、アパーチャアレイ１１７の一つの開口に対応する屈折面１１４の屈折領域４０１内で主光線の角度ずれ量が異なる。これは、アパーチャアレイの開口内の部分電子ビームを考えるとわかりやすい。すなわち、図４において、アパーチャアレイの開口１１８の中心を通過する部分電子ビームの主光線の角度４０２と、開口３０２内の外側の領域を通過する部分電子ビームの主光線の角度４０３は、異なる像高に対応するから、異なっている。なお、図４は、同一開口内補正残差をわかりやすくするため、それを誇張して描いている。このような補正残差により、アパーチャアレイの開口３０２の中心を通過する部分電子ビームと、開口３０２内の外側の領域を通過する部分電子ビームとは、ストップアパーチャアレイ１３３上の互いに異なる位置に到達してしまう。これは、ストップアパーチャアレイ１３３上の到達位置がサブマルチ電子ビーム１３１の電子ビーム毎にばらついてしまうことを意味している。
【００４１】
例えば、アパーチャアレイ及び集束レンズアレイの開口ずらしによる補正を、サブマルチ電子ビームに対応した開口群の中心の開口を基準として行うものとする。この場合、図４のように、３×３のサブマルチ電子ビームの中央の電子ビームはストップアパーチャアレイの開口１３４に整合するが、他の電子ビームは整合しないことになる。すなわち、図４に示されている構成例では、上述の原理的な補正残差のため、アパーチャアレイ１１７の単位開口（１１８）の大きい電子光学系にあっては、ストップアパーチャアレイ１３３上において許容可能なクロスオーバーを形成できない。
【００４２】
これに対して、本実施形態に係る構成は、上述のような同一開口内補正残差の小ささの点で有利である。この点について以下に説明する。本実施形態においては、電子ビームは、コリメータレンズ１１３の前側においてプリアパーチャアレイ１０９及びプリ集束レンズ１１１によって分割・集束されている。さらに、集束されたマルチ電子ビームのそれぞれは、コリメータレンズ１１３の屈折面１１４上にクロスオーバーを形成している。すなわち、マルチ電子ビームのそれぞれは、クロスオーバーにおいてコリメータレンズ１１３によって屈折されている。屈折面１１４にクロスオーバーを形成したマルチ電子ビームを屈折した場合、同一のクロスオーバーに関して像高の関数として決まる主光線の角度は、クロスオーバー毎に電子ビームが局在していることから、ばらつきが小さくなる。このような主光線の角度ずれ量のばらつきは、クロスオーバーのサイズによって決まり、当該サイズを小さくすれば、許容範囲内に収めることができる。以上の理由から、本実施形態のようにコリメータレンズの屈折面１１４上にマルチ電子ビームのクロスオーバーを形成する構成は、主光線の角度ずれの同一開口内補正残差を低減するのに有利である。
【００４３】
なお、単に、コリメータレンズの屈折面１１４上にマルチ電子ビームのクロスオーバーを形成する構成だけでは不十分である点に留意すべきである。すなわち、照射系の収差による主光線の角度ずれの補正にあたり、ストップアパーチャアレイの開口１３４に対してクロスオーバー１３５を整合させるためには、本実施形態のような構成を採用する必要がある。ゆえに、主光線の角度ずれの同一開口内補正残差が問題となるような場合、本実施形態に係る構成を採用するのが有利である。
【００４４】
続いて、アパーチャアレイ及びレンズアレイの開口をずらす量について詳細に説明する。プリアパーチャアレイの開口１１０及びプリ集束レンズアレイの開口１１２をずらす量と、第２アパーチャアレイの開口１１８及び補正レンズアレイの開口１２０をずらす量とは、一般には異なる。ただし、共に照射系の収差による電子ビームの角度ずれ量Δθに比例する。よって、ここでは照射系の収差による電子ビームの角度ずれ量Δθがどのように決まるのかを説明する。そして、そのうえで、第２アパーチャアレイの開口１１８及び補正レンズアレイの開口１２０をずらす場合を説明する。
【００４５】
照射系の収差による電子ビームの角度ずれ量Δθは、像高に関して３次の多項式で表わされ、具体的には、Δθ＝Ｃｓ（Ｙ／ｆ）３＋Δｆ（Ｙ／ｆ）と近似的に表すことができる。上式のＹは、ストップアパーチャアレイ１３３上の電子ビームのストップアパーチャアレイ中心からの距離（像高）、Ｃｓは、照射系の球面収差係数、ｆは、コリメータレンズの焦点距離、Δｆはコリメータレンズ１１３のデフォーカス調整量である。ここで、照射系の球面収差係数Ｃｓは、Ｃｓ＝Ｃｓ（ＣＬ）＋Ｃｓ（Ｃｏｕｌｏｍｂ）という数式で表わすことができる。Ｃｓ（ＣＬ）は、コリメータレンズの球面収差係数、Ｃｓ（Ｃｏｕｌｏｍｂ）は、空間電荷効果による球面収差係数（特定の凹レンズの球面収差係数に相当）である。上述の式によってΔθが近似的に表わされ、そのΔθに対応してアパーチャアレイ及びレンズアレイの開口配列が決められる。
【００４６】
図５は、コリメータレンズのデフォーカス調整の有無による第２アパーチャアレイ・補正レンズアレイの開口配列の違いを示す図である。図５の（Ａ）は、デフォーカス調整量Δｆが０（デフォーカス量がゼロ）のときの第２アパーチャアレイの開口配列１１８及び補正レンズアレイの開口配列１２０を示す。また、図５の（Ｂ）は、デフォーカス調整を行った（デフォーカスさせた）場合の第２アパーチャアレイの開口配列及び補正レンズアレイの開口配列を示す。図５の（Ｃ）は、像高（上述の距離）Ｙを横軸とし、照射系の収差による電子ビームの角度ずれ量（電子ビームが内側に傾いた場合を正とする）を縦軸として表したグラフである（Ｃｓ＝５０００ｍｍ、ｆ＝５００ｍｍ、Δｆ＝１．５ｍｍの場合を示す）。
【００４７】
図５の（Ｃ）において、デフォーカス調整がない場合の電子ビームの角度ずれ量は、像高Ｙの３乗に比例する。このため、第２アパーチャアレイ及び補正レンズアレイの開口配列も、図５の（Ａ）のように像高Ｙの３乗に比例したずれ量をもった開口配列とすることにより、補正を行う。一方、図５の（Ｃ）において、デフォーカス調整を行った場合の電子ビームの角度ずれ量は、像高Ｙの３乗に比例する項に加え、像高Ｙに比例するデフォーカス項が加わる。このため、デフォーカス調整を行った場合の電子ビームは、図５の（Ｃ）からわかるように、像高Ｙが小さな領域では電子ビームが外側に傾き、像高Ｙが大きな領域では電子ビームが内側に傾くことになる。これを考慮すると、第２アパーチャアレイ及び補正レンズアレイの開口配列は、図５の（Ｂ）のように、結像面上の所定のビーム配列に対し、像高Ｙの小さな領域の開口５０１は内側に、像高Ｙの大きな領域の開口５０２は外側にずらして、補正を行うことになる。
【００４８】
このように、デフォーカス調整を行った場合は、開口配列パターンが多少複雑になる。しかし、図５の（Ｃ）のグラフから明らかなように、デフォーカス調整を行った場合のほうが角度ずれ量の絶対値のレンジは小さくなる。そのため、デフォーカス調整を行ったほうがアパーチャアレイ及び集束レンズアレイの開口配列をずらす量を小さくできるというメリットがある。このことは、図５の（Ａ）と図５の（Ｂ）とを比較するとよくわかる。
【００４９】
以上のように、デフォーカス調整の有無には、それぞれ長所・短所がある。そして、本発明の全実施形態において、デフォーカス調整によって第２アパーチャアレイ及び補正レンズアレイの開口配列のパターンは変化しうるものである。また、実施形態で示す開口の配列パターンは、例示に過ぎず、照射系の収差によって生じる電子ビームの角度の不均一性を補償するような配列パターンである限りは、本発明の範囲内である。
【００５０】
また、プリアパーチャアレイの開口１１０及びプリ集束レンズアレイの開口１１２をずらす量は、例えば、上述のようにして決められた第２アパーチャアレイ及び補正レンズアレイの開口配列に基づいて決定されうる。すなわち、プリ集束レンズアレイの形成するクロスオーバーからの電子ビームの主光線が第２アパーチャアレイの対応する開口の中心を通過するように、プリアパーチャアレイの開口１１０及びプリ集束レンズアレイの開口１１２をずらす量を決めればよい。なお、プリアパーチャアレイの開口１１０及びプリ集束レンズアレイの開口１１２をずらす量と、第２アパーチャアレイの開口１１８及び補正レンズアレイの開口１２０をずらす量との決め方は、上述のものには限定されない。すなわち、各電子ビームの主光線の角度ずれの補正およびクロスオーバーの配列の補正がなされるように、それらのずらし量を適宜決定すればよい。
【００５１】
［実施形態２］
図６は、実施形態２に係る描画装置の構成を示す図である。実施形態１の構成との相違点は、補正系１６０中のレンズアレイが補正レンズアレイ１１９及び拡大レンズアレイ１２４を含む２段構成から補正レンズアレイ１１９のみを含む１段構成になっている点である。実施形態１のように補正光学系１６０を２段で構成することは必須ではなく、本実施形態のように１段で構成することもできる。すなわち、第２アパーチャアレイの開口１１８及び補正レンズアレイの開口１２０を実施形態１で説明したのと同様に共に同量ずらすことにより、主光線の角度ずれを補正する。そして、マルチ電子ビームがストップアパーチャアレイ１３３上に集束するように、補正レンズアレイ１１９のレンズパワーを設定すればよい。このようにすれば、補正レンズアレイ１１９の１段構成により、主光線の角度ずれを補正し、かつ、ストップアパーチャアレイ１３３上にマルチ電子ビームのクロスオーバーを形成することができる。
【００５２】
ところが、図７に示すように、実施形態２の構成では、照射系の収差が大きい場合、主光線の角度ずれの補正が困難になる。この点について以下に詳細に説明する。図７は、補正系を２段のレンズアレイから構成することにより、主光線の角度ずれの補正限界が改善することを示す図である。図７の（ａ）は、実施形態２のような１段のレンズアレイを含む構成、図７（ｂ）は、実施形態１のような２段のレンズアレイを含む構成を示す。図を見るとわかるように、２段レンズアレイの構成の場合、主光線の角度の傾斜が大きい場合にも傾斜の補正ができているが、１段レンズアレイの構成の場合、補正レンズアレイ１１９によって電子ビームがけられてしまい、補正が成立していない。このように、傾斜の補正には、補正レンズアレイ１１９による電子ビームのけられによって決まる限界が存在している。そして、図７の（ａ）および（ｂ）は、補正系を２段のレンズアレイから構成することによって、補正限界が改善することを示している。２段のレンズアレイを含む構成によって補正限界が改善する理由を以下に説明する。
【００５３】
補正系による補正限界は、その補正方法から、補正レンズアレイ１１９の焦点距離（すなわち、第２アパーチャアレイ１１７と補正レンズアレイ１１９との間の距離）が短くなるほど改善する。なぜならば、第２アパーチャアレイの開口１１８を通過した光束が補正レンズアレイ１２０に蹴られるか否かは、電子ビームの傾斜角、および、第二アパーチャアレイ１１７と補正レンズアレイ１１９との間の距離によって決まるからである。ここで、第２アパーチャアレイの開口１１８と補正レンズアレイの開口１２０とを同量ずらすことを前提にしている。
【００５４】
よって、補正限界を改善したい場合、補正レンズアレイ１１９の焦点距離を短くしたいが、１段レンズアレイの構成の場合、補正レンズアレイ１１９の焦点距離を短くすることは難しい。なぜならば、焦点距離ｆは、レンズの式１／ａ＋１／ｂ＝１／ｆ（ａ：レンズ−物面間距離、ｂ：レンズ−像面間距離）で決まるが、ａ、ｂは、共に制約があって短くすることが困難なためである（ａ、ｂ共に大きい場合、上式からｆもまた大きくなる）。ここで、ｂは、投影系１８０によって値が制約される。例えば、投影アパーチャアレイ１２６を縮小投影する投影系の倍率を１／１００倍、対物レンズアレイ１３６の焦点距離を４００μｍとすると、図７の（ａ）に示したｂ１の値は、４００μｍの１００倍の４０ｍｍ程度に設定されなければならない。また、図７の（ａ）に示したａ１の値は、クロスオーバー１１５がコリメータレンズの主平面（屈折面１１４）（またはその近傍）に形成されるため、コリメータレンズとの物理的な干渉から、小さくすることは困難である。以上から、１段レンズアレイの構成の場合、図７の（ａ）の構成のように、補正レンズアレイ１１９の焦点距離ｆ１（すなわち第２アパーチャアレイ１１７と補正レンズアレイ１１９との間の距離）は長くなってしまう。その結果、主光線の傾斜角の補正限界値は小さく、当該限界値を超える補正は行うことができない。
【００５５】
一方、２段レンズアレイの構成においては、図７の（ｂ）を参照すると分かるように、ｂ２の値は、ｂ１の値のような制約がないため、補正レンズアレイ１１９の焦点距離ｆ２を短くすることができる。ここで、補正レンズアレイ１１９は縮小レンズアレイとなる。このため、補正レンズアレイ１１９の形成したクロスオーバーをストップアパーチャアレイ１３３上に拡大投影してクロスオーバーを形成する拡大レンズアレイ１２４は、クロスオーバー径を拡大する調整を行うようにしている。
【００５６】
以上のように、１段レンズアレイの構成の場合には、電子光学系の制約から、補正レンズアレイの焦点距離を短くできないのに対し、２段レンズアレイの構成の場合には、補正レンズアレイの焦点距離を短くすることができる。よって、２段レンズアレイの構成とすることにより、主光線の傾斜に関する補正限界を改善することができる。
【００５７】
以上に説明したことから、実施形態２に係る構成は、上述の補正限界値の小さいことを考慮し、照射系の収差による主光線の傾斜角が比較的小さい場合に適用するべきである。補正限界値を大きくしたいのであれば、実施形態１に係る２段レンズアレイの構成を採用するべきである。
【００５８】
［実施形態３］
図８は、実施形態３に係る描画装置の構成を示す図である。実施形態１に対する相違点は、実施形態３には補正レンズアレイ１１９がなく、替わりに第２アパーチャアレイ１１７の直下に個別偏向器８０１（補正偏向器アレイ）が備えられている点である。図８を参照するに、照射系の収差によって傾斜した主光線１１６は、個別偏向器８０１によって角度が調整されている。ここで、個別偏向器８０１は、マルチ電子ビームに対してそれぞれ設けられた複数の偏向器（電極対）を含み、個別に電圧を印加されることによって、主光線の角度ずれを補正する。このような個別偏向器によっても、照射系の収差によるマルチ電子ビームの主光線の角度ずれを補正できることは明らかである。
【００５９】
ここで、重要な点は、マルチ電子ビームの主光線の角度ずれを補正レンズアレイ１１９でなく個別偏向器８０１を用いて補正した場合にも、上述した第１の特徴を採用することが必要なことである。すなわち、屈折面１１４におけるクロスオーバー１１５の配列を予め補正しておくことが必要なことである。なぜなら、図８を参照すればわかるように、屈折面１１４上のクロスオーバー１１５の配列は、ストップアパーチャアレイ１３３上のクロスオーバー１３５の配列に対してずらしておく必要があるからである。そして、このずらし量は、コリメータレンズ１１３の屈折面１１４と個別偏向器８０１との間の距離、および、主光線の傾斜角に応じて決められるものである。なお、コリメータレンズ１１３が静電レンズの場合、個別偏向器８０１をコリメータレンズ１１３の内部に置くことはできない。このため、屈折面１１４と個別偏向器８０１との間の距離を０にすることはできない。これは、実施形態１及び２において、補正レンズアレイ１１９をコリメータレンズ１１３の内部に置くことができないのと同じである。このように、実施形態３においても屈折面１１４におけるクロスオーバー１１５の配列を予めずらしておくことが必要である。そのための構成は、実施形態１及び２の場合と同様である。すなわち、プリアパーチャアレイの開口１１０及びプリ集束レンズアレイの開口１１２の配列を照射系の収差に応じてずらす構成とする。この構成により、屈折面１１４上のクロスオーバー１１５の配列をストップアパーチャアレイの開口１３４の配列に対してずらすようにする。このずらし量は、個別偏向器８０１を介してストップアパーチャアレイ上に形成されるクロスオーバー１３５の配列がストップアパーチャアレイの開口１３４の配列に整合するように定められる。
【００６０】
［実施形態４］
図９は、実施形態４に係る描画装置の構成を示す図である。実施形態１に対する相違点は、プリアパーチャアレイの開口１１０及びプリ集束レンズアレイの開口１１２の配列がずらされていない点、および、補正光学系１６０の構成が異なっている点である。
【００６１】
実施形態３では、プリアパーチャアレイの開口１１０及びプリ集束レンズアレイの開口１１２の配列をずらしていない。このため、実施形態１と同様の補正光学系の構成では、ストップアパーチャアレイ１３３上において、クロスオーバー１３５が開口１３４に整合しない。そこで、実施形態３では、主光線の角度ずれを補正する機能に加えて、ストップアパーチャアレイ上においてクロスオーバー１３５を開口１３４に整合させる機能も補正光学系１６０に持たせる。具体的には、２段の補正レンズアレイによって主光線を２段階で屈折させるようにしている。図９には、２段の補正レンズアレイによる２段階の屈折の様子が示され、補正光学系１６０内における主光線が点線で示されている。
【００６２】
図１０は、実施形態４において、２段の補正レンズアレイにより主光線を２段階で屈させる構成を示す図である。図１０の（ａ）は、２段の補正レンズアレイによる２段階屈折を１つの電子ビームに対して示した図であり、図１０の（ｂ）は、図１０の（ａ）における主光線の軌道のみを示した図である。補正光学系１６０は、第１補正レンズアレイ９０１・第２アパーチャアレイ１１７・第２補正レンズアレイ９０３を含んで構成される。第２アパーチャアレイが第２補正レンズアレイの前側（２段レンズアレイのうちの２段目のレンズアレイの前側）に置かれている。これは、主光線の角度ずれの補正を第２補正レンズアレイ９０３で行うためである。すなわち、第２アパーチャアレイの開口１１８と第２補正レンズアレイの開口９０４とを同軸とすることによって、第２アパーチャアレイの開口で規定された電子ビームの主光線が光軸に平行になるようにしている。図１０の（ｂ）において、第２補正レンズアレイ９０３の光軸は、第２アパーチャアレイの開口１１８の中心を通っている。さらに第２アパーチャアレイの開口１１８および第２補正レンズアレイの開口９０４は、実施形態１と同様、開口率の観点から共に同量ずらされている。
【００６３】
第２アパーチャアレイ１１７と第２補正レンズアレイ９０３とによって照射系の収差による主光線の傾斜は補正される。しかし、これだけでは、ストップアパーチャアレイ１３３上においてクロスオーバー１３５の位置がストップアパーチャの開口１３４の位置に整合しない。この整合を行うのが第１補正レンズアレイ９０１である。第１補正レンズアレイの開口９０２は、ストップアパーチャアレイ上のクロスオーバー１３５の位置を調整するように、コリメータレンズの屈折面１１４におけるクロスオーバー１１５に対してずれされている。例えば、図１０の（ｂ）において、第１補正レンズアレイの光軸１００４は、屈折面１１４におけるクロスオーバー１１５に対してΔｘだけずらされている。補正系内部の中間結像面上のクロスオーバー１２３のずれ量Δｙは、第１補正レンズアレイの倍率をＭとして、ＭΔｘとなる。このように、第１補正レンズアレイの開口９０２をずらす（Δｘを変える）ことによって、中間結像面上のクロスオーバー１２３の位置を変えることができる。これにより、ストップアパーチャアレイ上において、クロスオーバー１３５の位置を開口１３４の位置に整合させることができる。
【００６４】
以上のように、補正光学系１６０として、開口配列をずらした２段の補正レンズアレイを用いることによって、主光線の傾斜とストップアパーチャアレイ上のクロスオーバーの位置の調整とを行うことができる。なお、２段の補正レンズアレイの開口配列の基準は、本実施形態においてはストップアパーチャアレイの開口１３４の配列とすればよい。すなわち、ストップアパーチャアレイの開口１３４の配列に対して開口配列をずらした２段の補正レンズアレイを有することが実施形態４の特徴である。
【００６５】
以上の実施形態１から４は、投影アパーチャアレイ１２６をウエハ上に縮小投影する電子光学系をベースとしている。このような電子光学系において、電子源の仮想クロスオーバー１０８に共役な像は、ストップアパーチャアレイ上のクロスオーバー１３５であり、これは対物レンズアレイ１３６の瞳面上にある。すなわち、実施形態１から４で示した電子光学系は、いわゆるケーラー照明を用いたものである。
【００６６】
［実施形態５］
実施形態１から４に示した電子光学系は、マルチ電子ビームの本数を多くできる点で有利である反面、全系の開口率が低いという点で不利である。開口率が低いことは、大きな放射電流（エミッタンス）を電子源に要求する。これは、使用可能な電子源を限定してしまう。高輝度・低エネルギー分散の電子源として知られるＴＦＥ（熱電界放出型）電子源は、高エミッタンスの点では不利とされている。このため、高輝度光源であるＴＦＥ電子源を使用したい場合、開口率の高い電子光学系であることが求められる。そのような電子光学系として、例えば、電子源におけるクロスオーバーの共役像をウエハに形成するクリティカル照明を採用したものが考えられる。以下の実施形態５及び６は、ＴＦＥ電子源などの高輝度電子源に対してクリティカル照明を採用した開口率の高い電子光学系を前提にしたものである。
【００６７】
図１１は、実施形態５に係る描画装置の構成を示す図である。本実施形態において、電子光学系は、電子源像をウエハ上に形成するクリティカル照明を採用したものである。
【００６８】
電子源１０７から発散する電子ビームは、実施形態１と同様、プリアパーチャアレイ１０９によってただちにマルチ電子ビームに分割される。ここで、電子源１０７としては、例えば、ＺｒＯ／Ｗなどを電子放出面に有するＴＦＥ電子源を採用しうる。
【００６９】
プリアパーチャアレイ１０９から射出したマルチ電子ビームは、実施形態１と同様、プリ集束レンズアレイ１１１を介して、コリメータレンズ１１３の屈折面１１４上にクロスオーバーを形成する。その後側で、補正系１６０、すなわち補正レンズアレイ１１９及び拡大レンズアレイ１２４の２段レンズアレイを介して、照射系の収差による主光線の傾斜が補正される。ここで、拡大レンズアレイ１２４のレンズパワーは、拡大レンズアレイ１２４によって形成されるクロスオーバーがブランカーアレイ１２８上に形成されるように決定されている。実施形態１の構成とは異なり、コリメータレンズ１１３の屈折面１１４上に形成されるクロスオーバー１１５の共役像（補正光学系の後側に形成されるクロスオーバー１３５）は、ストップアパーチャアレイ１３３上でなくブランカーアレイ１２８上に形成される。
【００７０】
ブランカーアレイ１２８の機能は、実施形態１と同様で、マルチ電子ビームの個別のブランキングを行うことである。電子ビームのブランキングは、ブランカー（電極対）に電圧を印加して電子ビームを偏向し、偏向された電子ビームがストップアパーチャアレイ１３３に遮断されることによってなされる。ブランカーアレイによって偏向された電子ビーム１３０が図１１に示されている。
【００７１】
ブランカーアレイの開口に形成されたクロスオーバー１３５（電子源の仮想クロスオーバー１０８の共役像）は、対物レンズアレイ１３６によって、ウエハ１３７上に縮小投影される。投影倍率は、実施形態１と同様、例えば１／１００倍に設定される。この場合、ブランカーアレイ上のクロスオーバー１３５の径を２μｍとすると、ウエハ１３７上に形成されるクロスオーバー（投影像）の径は２０ｎｍとなる。
【００７２】
実施形態５においても、マルチ電子ビームを一斉にスキャンするため、実施形態１と同様の偏向器アレイ１３２が備えられている。また、ブランカーアレイの開口１２９の位置とブランカーアレイ１２８上のクロスオーバー１３５の位置とを整合させるため、アライナー偏向器１１０２が設けられている。アライナー偏向器１１０２は、Ｘ方向・Ｙ方向それぞれの偏向に関して２段階の偏向を行うことができる偏向器である。なお、Ｘ方向・Ｙ方向は、電子光学系の光軸の方向に直交し、かつ、互いに直交する方向である。アライナー偏向器により、Ｘ−Ｙ面内において、任意の方向にマルチ電子ビーム全体をシフトさせることができる。ただし、アライナー偏向器は、マルチ電子ビーム全体の一括のシフトしかできない。このため、例えば、ブランカーアレイ１２８や各種レンズアレイの平行編心によるマルチ電子ビーム全体の位置ずれ等は補正できるが、マルチ電子ビームの間で異なる量のシフトを必要とする補正はできない。
【００７３】
実施形態５における２つの特徴は、以下のとおりである。
【００７４】
まず、第一の特徴は、プリアパーチャアレイ１０９及びプリ集束レンズアレイ１１１の開口の位置をずらすことにより、コリメータレンズの屈折面１１４上のクロスオーバー１１５の配列をずらしていることである。これにより、ブランカーアレイ１２８上において、クロスオーバー１３５の配列をブランカーアレイの開口１２９の配列に整合させることができる。
【００７５】
第二の特徴は、第２アパーチャアレイ１１７及び補正レンズアレイ１１９の開口を同量だけずらすことにより、照射系の収差による主光線の傾斜を補正していることである。第２アパーチャアレイ１１７及び補正レンズアレイ１１９の開口をずらす量は、開口率が最大になるように（電子ビームのけられが生じないように）、照射系の収差量に応じて決定される。
【００７６】
実施形態１と５の間の相違点は、前述したように、実施形態１は、ストップアパーチャアレイの開口１３４の配列にクロスオーバーの配列を整合させたのに対し、実施形態５は、ブランカーアレイの開口１２９の配列にクロスオーバーの配列を整合させた点である。すなわち、クロスオーバーの配列を調整するのに基準とする素子（素子上の開口）が異なっている点である。両者は、電子光学系の基本構成が異なるために当該相違点を有するものの、本発明に係る原理や思想を共有するものである。
【００７７】
［実施形態６］
実施形態５は、プリアパーチャアレイ１０９及びプリ集束レンズアレイ１１１により、クロスオーバーの位置の調整を行った。それらの替わりに、実施形態３と同様の２段のレンズアレイを含む補正レンズアレイによってもクロスオーバーの位置の調整を行うことができる。その場合の構成例を実施形態６として説明する。
【００７８】
図１２は、実施形態６に係る描画装置の構成を示す図である。実施形態６の構成は、第１補正レンズアレイ９０１及び第２補正レンズアレイ９０３での２段階屈折を利用するものである。この２段階屈折により、主光線の傾斜の補正、および、ブランカーアレイ１２８上におけるクロスオーバーの配列と開口１２９の配列との整合を行うものである。
【００７９】
第１補正レンズアレイ９０１及び第２補正レンズアレイ９０３の構成の特徴及びその補正原理は、実施形態３におけるものと同様である。すなわち、第１補正レンズアレイの開口９０２をずらすことによって、ブランカーアレイ１２８上のクロスオーバーの配列を調整し、第２アパーチャアレイ１１７及び第２補正レンズアレイ９０３の開口を同量だけずらすことによって、主光線の傾斜を補正する。このように、プリアパーチャアレイ及びプリ集束レンズアレイの開口配列をずらす構成によらずとも、偏心した２段のレンズアレイから補正光学系１６０を構成することによって、クロスオーバーの位置調整と主光線の角度補正とを行うことができる。
【００８０】
［実施形態７］
本発明の実施形態に係る物品の製造方法は、例えば、半導体デバイス等のマイクロデバイスや微細構造を有する素子等の物品を製造するのに好適である。該製造方法は、感光剤が塗布された基板の該感光剤に上記の描画装置を用いて潜像パターンを形成する工程（基板に描画を行う工程）と、当該工程で潜像パターンが形成された基板を現像する工程とを含みうる。さらに、該製造方法は、他の周知の工程（酸化、成膜、蒸着、ドーピング、平坦化、エッチング、レジスト剥離、ダイシング、ボンディング、パッケージング等）を含みうる。本実施形態の物品の製造方法は、従来の方法に比べて、物品の性能・品質・生産性・生産コストの少なくとも１つにおいて有利である。
【符号の説明】
【００８１】
１０９  プリアパーチャアレイ（第１アパーチャアレイ）
１１１  プリ集束レンズアレイ（集束レンズアレイ）
１１３  コリメータレンズ
１３３  ストップアパーチャアレイ（ブランキングストップアパーチャアレイ）
１６０  補正光学系（補正系）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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